介质访问控制子层
MAC协议分类:
信道划分MAC协议:多路复用技术。
随机访问MAC协议:信道不划分,允许发生冲突,采用冲突恢复机制。
轮转MAC协议:结点轮流使用信道。
随机访问MAC协议:
在给定的一个“帧时”内期望有G帧,但生成k帧的概率服从泊松分布:
纯ALOHA协议:当有用户有数据需要发送时就传输,发送方需要某种途径来发现是否发生了冲突。在ALOHA系统中,每个站在给中央计算机发送帧之后,该计算机把该帧重新广播给所有站。因此,那个发送站可以侦听来自集线器的广播,以此确定它的帧是否发送成功。
效率:吞吐量S=Ge-2G,G=0.5时取最大值,S=1/2e=0.184
时隙ALOHA协议:也称分槽ALOHA协议,其思想是将时间分成离散的间隔,这种时间间隔称为时间槽,每个时间槽对应于一帧。这种方法要求用户遵守统一的时间槽边界。取得同步时间的一种方法是由一个特殊的站在每个间隔起始时发出一个脉冲信号,就好像一个时钟一样。在时隙ALOHA中,站不允许用户每次敲入回车键就立即发送帧。相反,它必须要等到下一个时隙开始时刻。
效率:吞吐量S=Ge-G,G=1时取最大值,S=1/e=0.368
能够避免一次冲突的概率为e-G,那么传输一帧需要k次的概率为P=e-G(1-e-G)k-1,因而,每帧传输的次数的期望为E = Σ(k=1→∞) k * P = e-G
1-坚持CSMA协议:当一个站有数据要发送时,它首先侦听信道,确定当时是否有其他站正在传输数据;如果信道空闲,它就发送数据。否则,如果信道忙,该站等待直至信道变成 空闲;然后,站发送一帧。如果发生冲突,该站等待一段随机时间,然后再从头开始上述过程。
非坚持CSMA协议:站在发送数据之前,需要先侦听信道。如果没有其他站在发送数据,则该站自己开始发送数据。然而如果信道当前正在使用中,则该站并不持续对信道进行监听,以便传输结束后立即抓住机会发送数据。相反,它会等待一段随机时间,然后重复上述算法。
p-坚持CSMA协议:当一个站准备好要发送数据时,它就侦听信道。如果信道是空闲的,则按照概率p发送数据;而以概率1-p将此次发送推迟到下一个时间槽。如果下一个时间槽信 道也是空闲的,则它还是以概率p发送数据,或者以概率1-p推迟发送。这个过程一直重复,直到帧被发送出去,或者另一个站开始发送数据。
带冲突检测的CSMA协议:冲突检测是一个模拟过程,如果它读回的信号不同于它放到信道上的信号,则它就知道发生了碰撞,然后立即中止自己的传送,等待一段时间(随冲突次数增加而增加),然后重新尝试传送。
轮转MAC协议:
位图协议:采用了基本位图法,每个竞争期正好包含N个槽。如果0号站有一帧数据要发送,则它在第0个槽中传送一位。在这个槽中,不允许其他站发送。不管0号站做了什么。一般 地,j号站通过在j号槽中插入1位来声明自己有帧要发送。当所有N个槽都经过后,每个站都知道了哪些站希望传送数据。这个时候它们便按照字母顺序开始传送数据了。
该协议在低负载时信道利用率低,在高负载时信道利用率高。
令牌传递协议:通过传递一个称为令牌的短消息,该令牌同样也是以预定义的顺序从一个站点传到下一个站点,令牌代表发送权限。如果站有个等待传输的帧队列,当它接收到令牌就可以发送帧,然后再把令牌传送到下一个站点。如果它没有排队的帧要传,则它只是简单地把令牌传下去。
二进制倒计数协议:每个站点有一个二进制的地址,每次要使用信道时,它就以二进制位串的形式广播自己的地址,从高序位开始。假定所有地址都有同样的长度。不同站地址在同时发送时被信道进行了或操作。而为了避免冲突,必须使用的仲裁规则是:一个站只要看到自己的地址位中的0值位置被改写成了1,则它必须放弃竞争。
无线局域网协议:
隐藏终端问题:两个发送方不能互相感知,但却会在目标接收端发生碰撞。
暴露终端问题:两个发送方能够彼此感知,但仍然可以安全地(向不同的接收方)传输信息。
冲突避免多路访问(MACA):当一个站点要发送帧时,首先给接收方发送一个RTS帧,这个短帧包含了随后要发送的数据的长度;然后,接收方用一个CTS帧作为应答,此帧也包含了数据长度(从RTS复制过来的),发送方收到CTS帧后便开始传输。
规则:如果一个站收到了RTS帧,说明它与发送方很近,那么它必须保持沉默,至少等待足够长的时间以便无冲突的情况下CTS被返回给发送方;如果一个站听到了CTS帧,说面它与接收方很近,在接下来的数据传输过程中它必须保持沉默,只要检查CTS帧,该站就知道数据传输时间。